Полеви транзистор: Разлика между версии

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
SieBot (беседа | приноси)
м Робот Добавяне: ar:ترانزستور حقلي
Dimithehunt (беседа | приноси)
Редакция без резюме
Ред 2: Ред 2:
'''Полевият транзистор''' е [[транзистор]], при който [[електрическа проводимост|електрическата проводимост]] на активната област между 2 електрода или т.нар. „канал“, създаден целенасочено в [[полупроводник|полупроводников]] материал, се контролира от [[електрическо поле]], създавано от трети електрод. Понякога полевите транзистори се наричат униполярни, защото за разлика от [[биполярен транзистор|биполярните транзистори]] липсва инжекция на токоносители и електронният ток се определя или само от [[електрон]]и или само от [[Полупроводник|дупки]]. Електрическите характеристики на полевите транзистори са близки до тези на [[електронна лампа пентод|електронните лампи тип пентод]]. Тъй като обикновено имат голямо [[входно съпротивление]], полевите транзистори могат да се използват и като резистори, управлявани по напрежение.
'''Полевият транзистор''' е [[транзистор]], при който [[електрическа проводимост|електрическата проводимост]] на активната област между 2 електрода или т.нар. „канал“, създаден целенасочено в [[полупроводник|полупроводников]] материал, се контролира от [[електрическо поле]], създавано от трети електрод. Понякога полевите транзистори се наричат униполярни, защото за разлика от [[биполярен транзистор|биполярните транзистори]] липсва инжекция на токоносители и електронният ток се определя или само от [[електрон]]и или само от [[Полупроводник|дупки]]. Електрическите характеристики на полевите транзистори са близки до тези на [[електронна лампа пентод|електронните лампи тип пентод]]. Тъй като обикновено имат голямо [[входно съпротивление]], полевите транзистори могат да се използват и като резистори, управлявани по напрежение.


За изводите (електродите) на полевите транзистори се използват чуждите наименования ''сорс'', ''гейт'' и ''дрейн'' (от англ. source, gate и drain), а в руската техническа литература съответно ''сток'', ''затвор'' и ''изток''. При МОП-транзисторите съществува и четвърти елемент, ''подложка'', прилежащ до канала, но рядко се споменава защото почти винаги е свързан към сорса. Чрез прилагане на напрежение между гейта и подложката или между гейта и канала (сорса) се управлява проводимостта между сорса и дрейна. За разлика от [[биполярен транзистор|биполярните транзистори]], ток не протича в управляващата верига и управлението се извършва само по напрежение.
За изводите (електродите) на полевите транзистори се използват чуждите наименования ''сорс'', ''гейт'' и ''дрейн'' (от англ. source, gate и drain), а в руската техническа литература съответно ''сток'', ''затвор'' и ''изток''. При МОП-транзисторите съществува и четвърти елемент, ''подложка'', прилежащ до канала, но рядко се споменава защото почти винаги е свързан към сорса. Чрез прилагане на напрежение между гейта и подложката или между гейта и канала (сорса) се управлява проводимостта между сорса и дрейна. За разлика от [[биполярен транзистор|биполярните транзистори]], токът протичащ в управляващата верига е пренебрежимо малък и управлението се извършва само по напрежение.


За изработване на полевите транзистори се използват стандартните технологични процеси на обработка на [[полупроводник|полупроводници]], като в носещата [[монокристал]]на полупроводникова пластина се създава специална зона или проводящ канал. Каналът на полевия транзистор е или легиран (обогатен) с електрони, за да се получи полупроводник с [[n-тип проводимост]], или пък е обеднен на електрони, за да се получи полупроводник с [[p-тип проводимост]]. Заобикалящата го област е с противоположния тип проводимост, а между двете възниква [[P-N преход]].
За изработване на полевите транзистори се използват стандартните технологични процеси на обработка на [[полупроводник|полупроводници]], като в носещата [[монокристал]]на полупроводникова пластина се създава специална зона или проводящ канал. Каналът на полевия транзистор е или легиран (обогатен) с електрони, за да се получи полупроводник с [[n-тип проводимост]], или пък е обеднен на електрони, за да се получи полупроводник с [[p-тип проводимост]]. Заобикалящата го област е с противоположния тип проводимост, а между двете възниква [[P-N преход]].

Версия от 03:21, 9 юли 2008

Полеви транзистор.

Полевият транзистор е транзистор, при който електрическата проводимост на активната област между 2 електрода или т.нар. „канал“, създаден целенасочено в полупроводников материал, се контролира от електрическо поле, създавано от трети електрод. Понякога полевите транзистори се наричат униполярни, защото за разлика от биполярните транзистори липсва инжекция на токоносители и електронният ток се определя или само от електрони или само от дупки. Електрическите характеристики на полевите транзистори са близки до тези на електронните лампи тип пентод. Тъй като обикновено имат голямо входно съпротивление, полевите транзистори могат да се използват и като резистори, управлявани по напрежение.

За изводите (електродите) на полевите транзистори се използват чуждите наименования сорс, гейт и дрейн (от англ. source, gate и drain), а в руската техническа литература съответно сток, затвор и изток. При МОП-транзисторите съществува и четвърти елемент, подложка, прилежащ до канала, но рядко се споменава защото почти винаги е свързан към сорса. Чрез прилагане на напрежение между гейта и подложката или между гейта и канала (сорса) се управлява проводимостта между сорса и дрейна. За разлика от биполярните транзистори, токът протичащ в управляващата верига е пренебрежимо малък и управлението се извършва само по напрежение.

За изработване на полевите транзистори се използват стандартните технологични процеси на обработка на полупроводници, като в носещата монокристална полупроводникова пластина се създава специална зона или проводящ канал. Каналът на полевия транзистор е или легиран (обогатен) с електрони, за да се получи полупроводник с n-тип проводимост, или пък е обеднен на електрони, за да се получи полупроводник с p-тип проводимост. Заобикалящата го област е с противоположния тип проводимост, а между двете възниква P-N преход.

Видове полеви транзистори

При промяна на основните конструктивни показатели могат да се разглеждат различни видове полеви транзистори:

  • В зависимост от вида изолация между гейта и сорса:
    • с изолиран гейт
      след създаване на канала повърхността на силициевия монокристал се оксидира (силициевия диоксид SiO2 е изолатор), и отгоре се нанася метален слой. Оттам идва съкращението метал-оксид-полупроводник (МОП). Понякога се търси еднаквост с английското съкращение MOS (Metal-Oxide-Semiconductor), и се интерпретира като метал-оксид-силиций (МОС). Тези транзистори са основни за цифровата схемотехника и поради нейното разпространение са най-масови.
    • с p-n преход
      гейта и канала образуват p-n преход и при подаване на обратно напрежение зоната около прехода обеднява откъм носители и повишава съпротивлението на канала. Този тип транзистори се използват по-рядко, предимно за аналогови усилватели.
  • В зависимост от типа проводимост на канала:
    • с p-канал
      подложката е от полупроводник с електронна проводимост (n-полупроводник) и чрез добавяне на примеси или чрез прилагане на електрически потенциал се изгражда област с дупчеста проводимост (канал) между сорса и дрейна.
    • с n-канал
      подложката е от полупроводник с дупчеста проводимост (p-полупроводник) и чрез добавяне на примеси или чрез прилагане на електрически потенциал се изгражда канал между сорса и дрейна.
    • Комплементарни МОП (КМОП)
      Не е нов тип, а комбинация на МОП-транзистори с n-канал и с p-канал (комплементарни двойки) при изграждане на схемните елементи в интегралните схеми.
  • В зависимост от наситеността на канала с носители:
    • с изграден канал / в режим на обедняване
      чрез добавяне на примеси в подложката се създава област с обратна проводимост, свързваща сорса и дрейна. Ток между тях може да протича и при отсъствие на напрежение върху гейта. В зависимост от полярността на приложеното напрежение канала може да се стеснява или разширява. В определени граници тази зависимост е почти линейна и транзистори в този режим се използват за усилване на аналогови сигнали.
    • с индуциран канал / в режим на обогатяване
      чрез прилагане на електрически потенциал над определена прагова стойност върху гейта, в подложката се образува област наситена с противоположния тип носители, и тя служи за канал между сорса и дрейна.
    Породения канал може да съществува само при МОС транзисторите, а транзисторите с p-n преход винаги имат изграден канал.
  • В зависимост от броя гейтове: едно- или дву-гейтови (само в МОП изпълнение). Дву-гейтовия МОП-транзистор има характеристики, близки до тези на електронната лампа хептод.
  • При метал-полупроводник полевите транзистори (MОS-FET) P-N преходът е заменен с Бариера на Шотки; използва се при устройства, създадени на базата на галиев арсенид или други III-V полупроводникови материали.
  • В полупроводникови сплави от типа на алуминий-галиев арсенид се манипулира широчината на забранената зона и се получава HEMT (High Electron Mobility Transistor), наричан също така и HFET (heterostructure FET).
  • TFT е (тънкослоен транзистор) на базата на аморфен силиций, поликристален силиций или друг аморфен полупроводник.
  • Подгрупа на TFT са OFET - органични полеви транзистори, при които полупроводникът е органичен и често се използват и органични електроди и изолатори на гейта.

Принцип на действие

Най-общо принципът на действие се базира на това, че при прилагането на напрежение към гейта се променя сечението на проводящия канал. При полеви транзистор с проводящ канал от n-тип в случай на подаване на отрицателно напрежение на гейта проводящият канал се стеснява, а може и да се затвори напълно (транзисторът се запушва). Обратно, подаването на положително напрежение на гейта привлича електрони към него и оформя проводящ (индуциран) канал. Транзисторът се отпушва и протича слаб ток. При малки напрежения е възможно чрез промяна на напрежението на гейта да се регулира проводимостта на канала. В този режим полевият транзистор действа като резистор. Ако обаче между сорса и дрейна се приложи по-голяма потенциална разлика, каналът започва да се затваря и се казва, че полевият транзистор се насища. При по-нататъшно нарастване на напрежението пропорционално се увеличава съпротивлението на канала, а токът остава постоянен и се определя от напрежението на гейта. В този режим полевият транзистор вместо като резистор работи като генератор на постоянен ток и може да бъде използуван за усилвател. В цифровите електронни схеми полевият транзистор се използва почти изключително като обикновен вентил с две състояния - отпушено и запушено.

История

Работите на австро-унгарския учен от еврейски произход Юлиус Лилиенфелд и първите му патенти като професор в Лайпцигския университет са първите документирани идеи за уреди с използване на ефекта на електрическо поле. След емиграцията си в САЩ през 1926 г. той продължава да работи по проблема и получава редица патенти. [1] [2]

През 40-те години на 20-ти век работата на Уилям Шокли по управляем резистор изпитва затруднения, и в опита си да анализират причините за неуспеха му Уолтър Бретън и Джон Бардийн създават контактния биполярен транзистор, чието официално обявяване е през 1947 г. По-късно Шокли модифицира биполярния транзистор до днешния му вид с p-n преходи, за което тримата през 1956 г. са удостоени с Нобелова награда по физика. [3] [4] Адвокатите на Бел Лабс попълват четири заявки за патент, но съгласно техните очаквания идеите за полеви транзистор са отхвърлени като неоригинални въз основа патентите на Лилиенфелд, и патенти са издадени само за контактния и транзистора с преходи.

Шокли продължава работата по създаване на реално работещ полеви транзистор заедно с Пиърсън. [5]

Приложения

Най-голямо приложение намират MOS полевите транзистори. Всъщност технологията им е в основата на модерната планарна технология на производсство на интегрални схеми. При нея комплементарни двойки MOS-транзистори (с n-тип проводимост и p-тип проводимост) образуват логически вериги.

Виж също

Биполярен транзистор

Външни препратки